本发明的磁性装置可具有控制装置，其用于根据加速力状态来控制电磁体的 极化以及控制电磁体的强度。
[0042] 借助以下附图和相应的【附图说明】来对作为根据本发明的磁性装置一部分的加速 单元的作用进行阐述以便对上述说明进行补充。
[0043] 附图中用以下参考号标示了下列元件：
[0044] 1 定子
[0045] 2 转换器
[0046] 3 转换器运动路径
[0047] 4 转换器运动方向
[0048] 5 加速单元
[0049] 6 固定点
[0050] 7 弹簧
[0051] 图1至16涉及的磁性装置具有一个定子和一个转换器。
[0052] 图17至28涉及的磁性装置具有一个定子和两个转换器。
[0053] 此外，在下面关于转换器运动的讨论中，为了本领域技术人员根据前述教导方便 实现本申请的技术方案起见没有考虑相反作用的力，如摩擦力或空气阻力。
[0054] 参照图1至16来观察两个沿线性的转换器运动路径3布置的磁偶极子的相互作 用。第一偶极子1被构造成电磁体，第二偶极子2被构造成永磁体。借助图1至17进行的 讨论是基于假设在偶极子之间没有相对运动，因此不能够将偶极子称为定子或转换器。
[0055] 为了简化根据前述教导的技术方案的实现起见，假设永磁体具有圆柱形状，以及 至少沿转换器运动轴延伸的磁场。此外，采用以安培每米[A/m]为单位的、磁场具有均匀的 磁化强度??ζ = 永磁体外的磁场随着与磁体距离X的增加而减少。这一点可用如下 公式表示：
[0057] 电磁体具有圆柱形的铁磁芯，线圈也以圆柱形状绕此铁磁芯延伸。为了简单起见， 假设铁磁芯具有均匀的磁化强度，当使用外磁场Hrall(J) [A/m]时，有以下关系式成立：
[0058] 财^W通，式中X v为铁磁芯的磁化率。当电流I流经电磁体的绕组时， 会在线圈内产生均匀的磁场Hrall (J)，其中J [A/m]为线圈绕组内的电流密度。
[0059] 相应地，可根据丨J丨丨由电流密度J计算出电磁体的铁磁芯的磁 场。结果是，与铁磁芯相距X的永磁体会产生另一个磁场 根据相关教导，当X = 〇时，所述另一磁场的最大值为.+财為侧+P办夂紙_/产办,滅名+〇
[0060] 结果是，铁磁芯的磁场强度为相距X的永磁体提供的磁场和施加电流密度为J的 线圈所提供的磁场之和：
[0062] 考虑在永磁体与电磁体之间的相互作用力时，要注意下面两种基本情况（情况1， 情况2)。在图2至5中导出的永磁体和电磁体的磁化强度可从下列基本情况中推导出来。
[0063] 情况1 :永磁体和芯在同一方向上被磁化，从而得出：
，其中永磁体和芯彼此相对定向 的侧面具有不同的极性。合力为引力，
适用于该引力。
[0065] 情况2 :永磁体和铁芯在不同方向上被磁化，从而得出
其中永磁体和芯彼此相对定向的 侧面具有相同的极性。合力为斥力，
i适用于该斥力。
[0067] 当芯被"正"磁化时出现引力，这会导致Hrall(J) > -Hjx)。其中电流密度Λ满足
条件时，若JXL则出现引力。
[0068] 当芯被"反"磁化时出现斥力，这会导致Hrall (J) < -? (X)，且J〈Ji。
[0069] 如不给线圈施加电流，则会出现引力相互作用，因为芯被"正"磁化，则Hrall(0)= 0 > -Hjx)成立。
[0070] 当芯的磁场比合成的磁场强并且与之反向时，产生斥力。这是因为Hrall(J) < -氏⑴，且J < 1所致。
[0071] 图1示出了永磁体（第一偶极子1)与电磁体（第二偶极子2)之间引力相互作用 的情况。电磁体上没有施加电流。芯在以距离X被磁场磁化并从而被永磁体吸引。
[0072] 图2示出了永磁体（第一偶极子1)与电磁体（第二偶极子2)之间引力相互作用 的情况，该电磁体上施加了"正"电流强度。施加正向电流密度应被理解为线圈磁场的方向 和磁场的方向相同。
[0073] 线圈和芯的磁场会使芯被更强地磁化，这样一来引力通常会更大，同时随电流密 度增大而变大。
[0074] 图3示出了施加"反"电流的情况下，永磁体（第一偶极子1)与电磁体（第 二偶极子2)之间的引力相互作用，从而使得线圈磁场和磁场的方向相反。若满足条件 -(X) <//&(、/}<<.) 3 U，则相互作用为引力相互作用。
[0075] 图4示出了施加"反"电流密度的情况下，永磁体1与电磁体2之间斥力相互作用 的情况，从而使得Hrall (J) < -? (X)，或J〈Ji成立。斥力相互作用产生的条件是，电磁体的 磁场强度从计量上看比磁场强度大并且方向相反。
[0076] 图5示出了通过线圈产生的磁场来补偿永磁体1形成的磁场的情况。这通过使用 根据本发明的磁性装置来提供。这种特殊情形的特征在于，电磁体的芯未被磁化，并且没有 因相互作用而产生的相互作用力。电磁体的相反极性得以中和。
[0077] 这种平衡状态的特征在于，没有相互作用力，当Hrall(J) =-Mjx)或 J = Λ时得到所述相互作用力。
[0078] 图6不出了 FEM模拟的结果。在图5不出了未给线圈施加电流情况下的磁场强 度.（[mT]):和磁场线。图6示出了转换器的间隔距离为60.0臟、30.0臟、10.0臟和 0. 0mm (与永磁体和电磁体接触）。
[0079] 永磁体1将电磁体2的芯磁化，从而产生引力作用力，该引力作用力与间距X成反 比例。即间距越大，引力作用力就越小。
[0080] 图7示出了图6所示FEM模拟的结果图。横坐标为间距X，纵坐标为力。
[0081] 图8示出了给线圈施加电流密度
I时，类似于图6的??Μ模拟结果。永 磁体1和电磁体2在同一方向上被极化，从而有更大的引力作用力发生作用。
[0082] 类似于图7,图9示出了与图8有关的图表，该图表描述了在额外施加
时随永磁体和电磁体的间距变化的相互作用力。因此，图9示出了根据本发 明的磁性装置实施形式使用的作用方式。这样一来，引力作用力得以增大（实线）。
[0083] 另外，未施加电流时的力-间距线用虚线表示。
[0084] 与图8和图9类似，图10示出了给电磁体施加 JOTll= -5[A/mm2]时的FEM模拟结 果并且图11示出了与之有关的图表。图11示出了给电磁体施加 Jrall =-5 [A/mm2]时根据 永磁体和电磁体间距得到的用实线表示的相互作用力曲线。虚线为未给电磁体施加电流密 度时的曲线。图10和图11同样涉及根据本发明的磁性装置实施形式的作用方式。
[0085] 根据图11，只有在x>14. 0mm的间距内才会出现斥力作用力。因此图10中所示电 磁体的磁场就磁场产生的引力而言还不够强。
[0086] 图12示出了给电磁体施加电流密度JOTll< 0[A/mm2]时产生的效应。横坐标为永 磁体与电磁体之间的间距，纵坐标为永磁体与电磁体之间的作用力。本领域技术人员从图 12的图表中可以看出，建立特别是由斥力形成的磁性装置状态用于施加电磁体2。
[0087] 若条件Hrall(J) < -HiU)没有满足，则相互作用力为引力作用力。在这种情况下， 转换器被捕获在定子上。
[0088] 此外，在持续给电磁体施加电流时会存在永磁体和电磁体间距的平衡点xeq。该平 衡点通过
[0089] 发生捕获效应的相应区域通过
来定义。在捕获效应的 区域以外，相互作用力为斥力作用力V 电流密度Jrall确定时，通过F(X eq， Jcoil) = 0来走乂平衡位置。
[0090] 作为图12的补充，图13示出了在线圈内给电磁体施加电流密度JOTll》0[A/mm 2] 的情况。
[0091] 此外，在图14中将给电磁体施加 时，永磁体与电磁体 之间作用力的发展进行比较。可以看出，当施加的电流密度不同时，力的合成强度不相同。
[0092] 基于上面对永磁体与电磁体之间相互作用的阐述，现在对转换器相对于定 子振动这种特殊情况下的相互作用进行阐述。转换器的振动通过在保持电能例如
不变的情况下以一定的时间间隔改变电磁体的极性得以实现。由于要简 化将要讨论的问题，故在下面不再进一步考虑当电磁体改变时由于线圈的内阻和感应率所 导致的延迟。
[0093] 为了确保转换器的有效振动，必须在捕获区域以外驱动转换器。所述捕获区域会 使得确定在永磁体与电磁体之间的最小间距e。这会使得> 其 中通过条件e多来确保在捕获区域以外驱动转换器。
[0094] 为了在捕获区域以外的驱动必须注意的是，在电能恒定的情况下场力分布图 JOTll| =Cte[A/mm2]是不对称的。相互作用引力从计量上看比斥力作用力高。结果是，最 小间距e会减少最大可激活的引力。
[0096] 其中位置、和x 为线圈内的电流密度J rali的函数，并由于此原因依赖于线圈 的内部时间因数
[0097] 场力分布图的非对称性通过所需的额外能量来解释，该能量必须被用来反作用于 磁场。在上面引用的关于在永磁体与电磁体之间相互作用的说明中